DE3908841C2

DE3908841C2 -

Info

Publication number: DE3908841C2
Application number: DE19893908841
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Dr. 8540 Schwabach De Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1991-07-11
Also published as: DE3908841A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen einer elektrischen Spannung, beispielsweise im Bereich von 1 kHz bis 10 MHz, an Wicklungen von Transformatoren oder Drosselspulen, wobei räumlich parallel zu einem den Laststrom führenden Hauptleiter ein laststromfreier Hilfsleiter angeordnet ist und wobei sowohl der Haupt- als auch der Hilfs leiter mit Widerständen beschaltet sind.

Bei Überschlägen in gasisolierten Schaltanlagen entstehen steile Spannungszusammenbrüche mit Stirnseiten im Nanosekunden-Bereich. Durch Wellenreflexionen in der gasisolierten Schaltanlage als Folge solcher Überschläge werden hochfrequente Schaltspannungen mit Frequenzen im MHz-Bereich erzeugt. Die im Einzelfall ent stehenden Frequenzen hängen sowohl von der räumlichen Ausdehnung der gasisolierten Schaltanlage als auch vom Ort des Überschlags oder der Position sowie der Art des betätigten Schaltgerätes ab, das beispielsweise ein Leistungs- oder Trenn-Schalter sein kann.

In unmittelbarer Umgebung der Überschlagsstelle beobachtete Aus gleichsschwingungen mit Frequenzen über 10 MHz erreichen infolge der hohen Wellendämpfung im Bereich derart hoher Frequenzen im allgemeinen nicht die angeschlossenen Geräte. Dagegen sind ange schlossene Transformatoren und Drosselspulen häufiger hochfrequen ten Schaltspannungen im Bereich bis zu etwa 10 MHz ausgesetzt. In den Transformatoren und den Drosselspulen können sich über dies durch Teilwicklungs- bzw. Spulenresonanzen und/oder Reflexionen beträchtliche örtliche Spannungsbeanspruchungen innerhalb der Wicklung aufbauen.

Durch die DE-OS 28 42 341 ist bereits eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Laststrom durch eine im Niederfrequenzbereich praktisch widerstandslose Spule geführt ist, wobei der Spule neben einem ohmschen Widerstand auch ein spannungsabhängiger Widerstand elektrisch parallel geschaltet ist. Beim Auftreffen einer hochfrequenten Schaltspannung auf dieses Dämpfungsglied steigt der Scheinwiderstand der Spule stark an und bildet zusammen mit dem parallel liegenden ohmschen Widerstand einen widerstandsreichen, dämpfenden Leiterabschnitt. Dieses Dämpfungsglied ist jedoch in vielen Fällen erst bei Frequenzen im Megahertzbereich ausreichend wirkungsvoll.

Zur Beherrschung derartiger Spannungsbeanspruchungen dienen gemäß der DE-OS 26 18 397 oder der EP-Anm.-01 63 907 Überspannungs- Ableiter in der gasisolierten Schaltanlage und/oder spannungsabhängige Widerstände, beispielsweise ZnO-Varistoren, an durch Ausleitungen oder Anzapfungen zugänglichen Wicklungsteilen wie z. B. der Stufenwicklung. Diese Lösungen sind jedoch in dem obengenannten zu berücksichtigenden Bereich bis zu Frequenzen von etwa 10 MHz nicht immer voll befriedigend.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine genauer an die jeweiligen Anforderungen hinsichtlich der Dämpfung zu erwartender, unerwünschter hochfrequenter Spannungsbeanspruchungen anpaßbare Anordnung zu schaffen, wobei deren Baugröße bei geringem Werkstoffaufwand klein gehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Hauptleiter lediglich abschnittsweise ein Hilfsleiter parallel liegt, daß mindestens zwei unterschiedlich lange Hilfsleiterabschnitte hintereinander liegen, deren Länge jeweils gleich λ/4 oder gleich λ/2 ist, wobei λ die Wellenlänge der jeweils zu dämpfenden Schwingung darstellt, daß die λ/4-langen Hilfsleiterabschnitte an ihren Enden mit den gegenüberliegenden Punkten des zugehörigen Hauptleiterabschnitts über je einen ohmschen Widerstand verbunden sind und daß die λ/2-langen Hilfsleiterabschnitte ebenso wie die zugehörigen Hauptleiterabschnitte je einen ohmschen Widerstand kurzschließen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die einander jeweils gegenüberliegenden Abschnitte der Haupt- und Hilfsleiter zusammen mit der zu schützenden Wicklung in ein mit Transformatoröl gefülltes Gefäß eingebaut sind und daß die einander jeweils gegenüberliegenden Abschnitte der Haupt- und Hilfsleiter zu einer Kondensatorspule aufgewickelt sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß die mit einem der Hilfsleiter parallelen Abschnitte des Hauptleiters Teile von Anschlußleitern der Wicklungen sind oder daß die mit einem der Hilfsleiter parallelen Abschnitte des Hauptleiters Teile von Verbindungsleitern zwischen elektrisch in Reihe liegenden Wicklungsteilen ein und derselben Wicklung sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht speziell eine gute Anpassung an zu erwartende und/ oder besonders unerwünschte Frequenzen und erreicht dies durch einen nur geringen Aufwand an Platzbedarf und Werkstoffmenge.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Transformator mit erfindungsgemäß beschalteten Oberspannungswicklungen.

Einander entsprechende Bauteile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In einem Transformatorkessel 1 ist ein dreischenkliger Eisenkern 2 aufgestellt. Jeder der Schenkel des Eisenkerns 2 trägt in der Reihenfolge von innen nach außen eine Unterspannungswicklung 3, eine Oberspannungs-Stammwicklung 4 und eine mit dieser elektrisch in Reihe liegende Feinstufenwicklung 5. Die jeweils innerste Windung jeder der Oberspannungs-Stammwicklungen 4 liegt an einer über eine Durchführung 6 in den Transformatorkessel 1 hineingeführten Hochspannung.

Die Verbindung der Durchführungen 6 mit den Oberspannungs-Stammwicklungen 4 erfolgt innerhalb des Transformatorkessels 1 jeweils über einen zwischen Klemmen 7 liegenden zu einer Spirale aufgerollten Hauptleiterabschnitt 8. In jeder der Verbindungsleitungen einer Oberspannungs-Stammwicklung 4 mit der jeweils zugehörigen Feinstufenwicklung 5 liegt jeweils ein ebenfalls zu einer Spirale aufgerollter Hauptleiterabschnitt 10 zwischen Klemmen 9. Räumlich parallel zu den Hauptleiterabschnitten 8 und 10 liegen, in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte, Hilfsleiterabschnitte 11, 12 und 13.

Der Hilfsleiterabschnitt 11 ist an seinen Enden 14 über ohmsche Widerstände 17 mit den Klemmen 7 des der Oberspannungs-Durchführung benachbarten Hauptleiterabschnittes 8 verbunden und dämpft dadurch Spannungsschwingungen mit der Wellenlänge λ gleich der vierfachen Länge des zugehörigen Hauptleiterabschnittes 8.

Der Hilfsleiterabschnitt 12 schließt ebenso wie der ihm zugeordnete Hauptleiterabschnitt 8 einen ohmschen Widerstand 18 elektrisch kurz, da je einer der Widerstände 18 an den Enden 15 des Hilfsleiterabschnittes 12 bzw. den Klemmen 7 des Hauptleiterabschnittes 8 liegt. Hierdurch werden im Hauptleiter auftretende Spannungsschwingungen mit der Wellenlänge λ gleich der doppelten Länge des zugehörigen Hauptleiterabschnitts 8 gedämpft. Beide Hauptleiterabschnitte 8 liegen elektrisch hintereinander geschaltet in der Verbindungsleitung zwischen einer der Durchführungen 6 und der zugehörigen Oberspannungs-Stammwicklung 4.

Entsprechend ist räumlich parallel zu dem zwischen der Oberspannungs- Stammwicklung 4 und der Feinstufenwicklung 5 angeordneten Hauptleiterabschnitt 10 ein Hilfsleiterabschnitt 13 angeordnet. Sowohl der Hauptleiterabschnitt 10 als auch der Hilfsleiterabschnitt 13 schließen je einen ohmschen Widerstand 19 kurz und dämpfen dadurch Spannungsschwingungen mit der Wellenlänge λ gleich der doppelten Länge des Hauptleiterabschnittes 10.

Die Hauptleiterabschnitte 8 und 9 bedämpfen durch die angegebene Anordnung ankommende Spannungsschwingungen, wobei die erforderliche Breitbandigkeit gegebenenfalls durch weitere entsprechend beschaltete Abschnitte des Hauptleiters eingestellt ist.

Die angegebene Bedämpfungsart eignet sich nicht nur für Transformatorwicklungen, sondern ebenso auch zur Bedämpfung von auf Drosselspulen auftreffende Schwingungen.

Claims

1. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen einer elektrischen Spannung, beispielsweise im Bereich von 1 kHz bis 10 MHz, an Wicklungen (4, 5) von Transformatoren oder Drosselspulen, wobei räumlich parallel zu einem den Laststrom führenden Hauptleiter ein laststromfreier Hilfsleiter angeordnet ist und wobei sowohl der Haupt- als auch der Hilfsleiter mit Widerständen (17, 18, 19) beschaltet sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß dem Hauptleiter lediglich abschnittsweise (8, 10) der Hilfsleiter parallel liegt,
- daß mindestens zwei unterschiedlich lange Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) hintereinander liegen, deren Länge jeweils gleich λ/4 oder gleich λ/2 ist, wobei λ die Wellenlänge der jeweils zu dämpfenden Schwingung darstellt,
- daß die λ/4-langen Hilfsleiterabschnitte (11) an ihren Enden (14) mit den gegenüberliegenden Klemmen (7) des zugehörigen Hauptleiterabschnitts (8) über je einen ohmschen Widerstand (17) verbunden sind und
- daß die λ/2-langen Hilfsleiterabschnitte (12, 13) ebenso wie die zugehörigen Hauptleiterabschnitte (8, 10) je einen ohmschen Widerstand (18, 19) kurzschließen.

2. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander jeweils gegenüberliegenden Hauptleiterabschnitte (8, 10) und Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) zusammen mit der zu schützenden Wicklung (4, 5) in ein mit Transformatoröl gefülltes Gefäß , z. B. einen Transformatorkessel (1) eingebaut sind.

3. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander jeweils gegenüberliegenden Hauptleiterabschnitte (8 bzw. 10) und Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) zu einer Kondensatorspule aufgewickelt sind.

4. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem der Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) parallelen Hauptleiterabschnitte (8) Teile von Anschlußleitern der Wicklungen (4) sind.

5. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem der Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) parallelen Hauptleiterabschnitte (10) Teile von Verbindungsleitern zwischen elektrisch in Reihe liegenden Wicklungsteilen (4, 5) derselben Wicklung sind.